[发明专利]一种无人机双余度前轮转弯伺服系统

说明书

本发明提供了一种无人机双余度前轮转弯伺服系统，该双余度前轮转弯伺服系统包括伺服控制器和转弯伺服机构，伺服控制器和转弯伺服机构中均有主、备两个通道，正常状态下，主通道工作，备份通道随动，通过伺服控制器的故障监测模块，当监测到主通道发生故障时，将工作通道切换为备份通道，主通道随动。当监测到备份通道也发生故障时，则将主、备份通道全部切除，并上报给飞控计算机，该模式有效提高了伺服系统的可靠性，结合机械结构研发，使无人机用全电式双余度前轮转弯伺服系统具有可靠性高、运动精度高、维护方便的特点，满足了无人机可靠性、维修性、安全性及全电化的需求。

技术领域

本发明属于无人机技术领域，特别涉及一种无人机双余度前轮转弯伺服系统。

背景技术

前轮转向是大中型无人机地面转弯的主要方式，在无人机起飞和降落过程中，前轮转向还起到纠正飞机航向的作用。前轮转弯机构是实现前轮转向的执行机构，大量统计表明有50％以上的安全事故发生在飞机的起飞和着陆阶段，因此前轮转弯机构的可靠性对无人机飞行的成败起着重要作用。目前大中型无人机一般采用液压式前轮转弯机构，其体积和重量都比较大，并且存在漏油漏气的风险，维护、维修都比较复杂。

因此，有必要提供一种前轮转弯伺服系统，以满足可靠性高、运动精度高、维护方便等方面的需求。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明人进行了锐意研究，提供了一种高可靠性的、便于安装、传动精度高的无人机前轮转弯伺服系统，该双余度前轮转弯伺服系统包括伺服控制器和转弯伺服机构，伺服控制器和转弯伺服机构中均有主、备两个通道，正常状态下，主通道工作，备份通道随动，通过伺服控制器的故障监测模块，当监测到主通道发生故障时，将工作通道切换为备份通道，主通道随动。当监测到备份通道也发生故障时，则将主、备份通道全部切除，并上报给飞控计算机，该模式有效提高了伺服系统的可靠性，结合机械结构研发，使无人机用全电式双余度前轮转弯伺服系统具有可靠性高、运动精度高、维护方便的特点，满足了无人机可靠性、维修性、安全性及全电化的需求。

本发明提供的技术方案如下：

一种无人机双余度前轮转弯伺服系统，包括伺服控制器和转弯伺服机构，所述伺服控制器包含故障监测模块和主、备份两个完全相同的控制通道，主、备份控制通道均包含控制电路和驱动电路，所述控制电路为转弯伺服系统的控制核心，与飞控计算机通讯，接收下发的控制指令，接收并上传转弯伺服机构发送的转弯伺服机构输出轴的实际偏转角度，并将转弯伺服机构输出轴的偏转角度与控制指令进行比较，通过闭环运算，输出PWM信号至驱动电路；所述驱动电路根据PWM信号调整输出至转弯伺服机构的电压，最终改变转弯伺服机构输出轴的转速；

所述转弯伺服机构包含传动机构和主、备份两个完全相同的执行通道，主、备份执行通道均包含无刷电机和角度传感器，所述无刷电机为转弯伺服机构的动力元件，所述角度传感器为转弯伺服机构输出轴的角度检测元件，用于将采集到的转弯伺服机构输出轴的偏转角度传输至伺服控制器的控制电路；主执行通道无刷电机和备份执行通道无刷电机均与传动机构连接，将无刷电机的转动运动传递至弯伺服机构输出轴。

根据本发明提供的一种无人机双余度前轮转弯伺服系统，具有以下有益效果：

(1)本发明提供的一种无人机双余度前轮转弯伺服系统，为提高可靠性，伺服控制器进行了余度设计，一个伺服控制器包含故障监测模块和主、备两个完全相同的控制通道，每个控制通道包含控制电路和驱动电路，各控制通道之间完全隔离，互不干扰，主通道工作时，备份通道不工作，主通道故障时备份通道接通；

(2)本发明提供的一种无人机双余度前轮转弯伺服系统，为提高可靠性，转弯伺服机构进行了余度设计，一个转弯伺服机构包含传动机构和主、备两个完全相同的执行通道，每个执行通道包含电机和角度传感器(RVDT)，各执行通道之间完全隔离，互不干扰，主通道工作时，备份通道不工作，主通道故障时备份通道接通；